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薛定谔的《生命是什么》嵌入此处
量子生物学是利用量子理论来研究生命科学[1]的一门学科。该学科包含利用量子力学研究生物过程和分子动态结构。利用量子生物学研究量子水平的分子动态结构和能量转移，如果所得结果与宏观的生物学现象相吻合且很难用其他学科的研究重复，则这一研究结果较为可信[2]。量子生物化学和光合过程的量子研究已得到了可核查的重要的结果。尤其是光合作用中，对于俘获光子后发生的分步的、对质子的量子式释放，利用量子生物学的理论，已获得显著的研究进展（相关理论涉及到较为复杂的光系统II）。此外，实验和理论的发现都支持酶促反应中包含量子穿隧机制。将能量转化为化学能（可用于化学转化）的生物学过程在实质上都是量子力学过程。这些过程包含化学反应、光俘获、电子激发态的形成、激发能的转移和化学过程（如光合作用及细胞呼吸）中电子及质子（氢离子）的转移[3]。量子生物学以量子力学效应为根据，借助数学计算，对生物学相互作用进行模拟[4]。量子物理学家埃尔温·薛定谔早在1946年就提出了用量子理论研究遗传系统的需求，理论生物学家罗伯特·罗森在1961年接着给出了一份详细、正式的研究量子遗传学的办法。在这方面的一个仍未解决的存在争议的问题是：量子效应在生物系统中的非平凡/通用角色（即不受限于分子性质）究竟是什么？[5][6][7]然而，新近关于转录的研究与转录酶对于相干态双链DNA的量子信息处理是一致的[8][9]。
量子生物学量子生物学
量子生物学是应用量子力学的理论与方法研究生命基本过程的一门新兴学科, 是分子生物学进一步深人发展的必然趋势。
当代自然科学发展的一个明显特点是精密科学猛烈数学、物理学以及工程技术的飞跃发展, 地冲击着生物学与医学等基本上仍处于描述阶段的学科, 从而形成了一系列边缘学科, 并把现象描述逐步推进到精确定量的水平。分子生物学就是一个突出的例子, 它把遗传、突变、免疫、药理作用、以及细胞的各种功能建立在分子水平上, 用分子的构型及其变化以及分子间的相互作用加以阐述, 因而成了生物医学领域巾的带头学科。然而, 分子构型与变化以及分子间的相互作用首先是由于外层电子的活动所决定的, 发生在分子、原子等这样一些微观世界中的与电子有关的过程, 只有依靠量子力子生物学就是在这一基础上发学才能精确描迷。展起来的, 是生物学从种系、个体、器官、组织、细胞、分子向更深入的一个层次的推进。
首先提量子的概念是本世纪初普朗克出的, 说明在某些情况下例如光电效应承能量不是一种连续变化, 而是像粒子那样一份一份地被吸收或发射, 在原子或分子中的电子运动其能量变化就具有这种特点。因此光或者广义地说各种电磁辐射既具有波动性又具有粒子性。进一步研究证明一般实物粒子如电子、质子等也同样具有这种两重性。从这一基本观点出发, 建立了能够精, 对这种方程求解, 确描述电子运动的波动方程就能获得整个原子或分子体系能量状态的概念。量子力学的建立是廿世纪物理学发展的光辉成就之一。量子力学在化学领域中对各种无机与有机分子的研究形成了量子化学这一学科。
生物学与量子论的联系可以迫溯到本世纪之年德弗里斯初。一种跃迁式变化的概念, 提出突变是一种量子过程, 许累丁格子中系统地提出了量子力学与生物学相互关联的各方面问题。但当时生物学本身还没有发展到分子水平。具体应用量子力学是从对致窟物质的研究开始的。年以后逐步扩展到激素、维生素与各种药结构的建立为标志的分子生物学物。自从以迅速发展以后, 许多有予见性的生物学家逐步理解到电子状态的重要性, 他们和不少物理学家和化学家一起共同协作, 对生物学的各方面问题进行了研究。年正式成立了国际量子生物学会, 标志着这门学科的诞生, 也大大推动了它的发展。过去被称为“ 亚分子生物学” 、“ 子生物化学” 、量子药理学”以至于“ 生物能力学” 的部分内容都可以包括在“ 量子生物学”这一领域之内。
量子生物学解决问题的过程大体可以说明如下。首先是对被研究的体系例如分子或大分子列出波动方程, 对于生物学具有重要意义的分子来
光电效应是指光照金属后从金属表面逸出包子的现象。
波动方程可表示为程。甲代表电予运动的波函数, 为体系的能量。算符, , 学就提出遗传突变是又年乔丹年址子物理学家在“ 生命是什么”这本小册它既“ “ 电子生物学” 、量外是龟子力学的堆本方是哈密顿· · 说, 大部分都是具有比较宽阔的所谓共扼系统的分子, 其中一个分电子可在整个系统中运动而不局限于某一原子附近。蛋白质中的芳香氨墓酸, 核酸中的各种碱墓, 各种辅酶以及大量药物都是具有共辘系统的化合物, 因而特别受到重视。其次是对方程求解。由于分子本身的复杂性, 必须求助于各种近似方法。目前最常用的是分子轨道法。近似方法的发展是量子生物学进一步取得成果的关键。近年来电子计算机的应用大大加快了计算的速度, 为快速发展创造了条件。再其次是从计算结果和实验结果相比较, 一方面检脸结果的合理性与近似程度, 另一方面用来说明生物学功能与所得到的结果之间的相互联系。计算所能得到的结果常表现为二类指数, 一类称为能量指数, 例如说明体系稳定程度的共振能, 说明体系变化的跃迁能等等, 另一类称为结构指数, 例如说明分子通过某一个键或原子和其它分子相互作用能力大小的键级、电子电荷、自由价等等。由此可见, 量子生物学的发展必须与实验研究紧密结合, 量子生物学工作者也必须了解各种生物分子在生命过程中所起的作用以及生命过程的一般规律, 只有这样, 才能使量子生物学的发展走上正确的轨道。
量子生物学还是刚刚开始发展的一门新学科, 它的内容还在逐步扩展。但从目前已经开展的研究工作来看, 大体包括下列四个方面：
1.分子间的相互作用力的研究这是研究药分子遗遗传是生物的一种特性。一切生物都能把它的遗传性状传递给它的后代。基因就是控制遗传性状的信息单位, 而基因的分子基础是核酸。
2.生物的各种遗传性状是以密码方式记录在核酸分子上的。世界上的生物种类繁多, 性状各异, 但其向后代传递的遗传密码却是通用的, 都是根据同一种密码编制规律来为各式各样的遗传特性编码。遗传密码通过转录、转译, 最后表现为各式各样的遗传性状。研究这一系列问题的科学叫做分子遗传学。和核糖核核酸有两种脱氧核搪核酸。酸核酸是一种高分子化合物, 它的基本结构单位是核昔酸, 由碱墓、搪和磷酸三部分组成。物与受体之间、抗原与抗体之间、酶与底物之间相互作用的基础, 也是研究大分子空间构型的墓础。生物分子的电子结构与反应活性的研究到目前为止, 这一部分始终在本门学科中占有主导地位。例如过去对致窟若香烃的电子结构研究导致所谓区理论的出现, 它能从电子结构角度指出那些物质有致癌活性及其强弱程度。对核酸中碱恭的电子结构的研究指出了各种碱基对于外界因素作用下敏感程度的差异, 以及核酸中鸟嚓吟一胞喀咤对一对的相对含量与核酸稳定性的关系等等。
3.射线衍射等生物分子的空间构型研究方法的运用给人们指出了大分子空间构型的状态。但这种状态之所以产生, 以及在功能活动过程中这种状态的变化原因, 还需要从相互之间作用力和能量变化与结构变化关系的角度加以阐明。在扩大应用于这类问题时, 电子计算机的应用发挥了很大作用。目前对于在复制过程中的变化以及产生突变的可能性的研究正在引起人们的注意。
4.生物分子作特异作用与识别机制的研究用的一个重要特点是高度特异性, 以致一个分子能够在众多的其它分子存在的条件下具有进行识别的能力。酶的作用、抗原抗体间的某些作用都具有这类特点。关于这一方面的量子生物学研究虽然开展得较晚, 但对阐明一些重要生物过程显然具有极重要的意义。
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参考书籍 和 人物————————————————————
时间生物学(en)
昼夜节律(en)
精神-肉体的量子问题(en)
全脑理论(en)
心理科学基金会（en）
罗杰·彭罗斯
en:Britton Chance
en:Alberte Pullman
en:Bernard Pullman
en:Stuart Hameroff
en:Karl Pribram
en:Evan Harris Walker
量子进化论（en）
量子化学电脑程序（en)
《生命的量子方面》（Quantum Aspects of Life，en）
《生命是什么》（What Is Life?，en）
相关量子过程被研究的生物学现象主要包括对辐射的频率特异性吸收（出现在光合作用[10]和视觉系统等内）[11]、化学能到机械能的转化
[12]、动物的磁感受[13]及许多细胞过程中的布朗马达[14]。该领域还在积极地研究磁场及鸟类导航的量子分析[15]并可能为许多生物体的昼夜节
律（生理节律）的研究提供线索[16]。
由来　　1930年物理学家P.约尔丹进一步提出了“突变是一种量子过程”，这一观点在1944年E.薛定谔的《生命是什么》一书中得到了详尽的阐述。他还提出了遗传物质是一种有机分子，遗传性状以“密码”形式通过染色体而传递等设想。这些设想由于J.D.沃森与F.H.C.克里克提出脱氧核糖核酸双螺旋结构模型而得到极大的发展，从而奠定了分子生物学的基础。分子的相互作用必然涉及其外围电子的行为，而能够精确描述电子行为的手段就是量子力学。因此量子生物学是分子生物学深入发展的必然趋势，是量子力学与分子生物学发展到一定阶段之后相互结合的产物。
研究方法　　基本上就是用量子力学的方法来处理一个微观体系的全部计算过程，并利用由此得出的各种参量,说明所研究对象的结构、能量状态及变化,进而解释其生物学活性及生命过程。量子力学把分子中的原子核看成是一个骨架，外围电子则在这一骨架附近运动。电子不仅具有粒子性，同时还具有波动性。因此对电子的运动可以用一个波函数来描述。这个波函数应满足量子力学中的基本方程，即薛定谔方程：　　H□ (1)式中H称为哈密顿算符，□是整个体系的能量。在量子生物学中所处理的系统一般都比较复杂，但重要的生物分子常具有由π电子所组成的双键，这种π电子的活动性较大,实际上并不定位在特定的一个原子核附近,这类系统称为共轭系统。核酸中的嘌呤与嘧啶碱基、蛋白质中的芳香氨基酸、高能磷酸物、喋呤、卟啉、醌、类胡萝卜素、各种辅酶、胆固醇以及许多药物无不具有共轭系统。各种生命现象都和共轭系统的存在及其π电子的非定域化密切相关。因此量子生物学首先考虑了这类电子的运动。目前最广泛应用的计算方法称为分子轨道法（简称MO）。即认为每个电子的运动可扩及到整个分子范围内。虽然每个电子的轨道是一种分子轨道，但它毕竟和原子轨道有关。认为分子轨道由原子轨道线性组合而成的方法就称为原子轨道的线性组合法。简写为LCAO-MO法：　　□ (2)式中的□1，…,□□表示各原子轨道的波函数,□□,…，□□为相应的系数。　　因此，对一个具有生物学意义的体系的量子力学计算过程，包括下列步骤：根据欲研究分子的结构，选定合适的波函数,代入波动方程(1)，并求其解。然后将所得结果和欲研究的生物学活性相联系。由于精确求解常有困难，因此在计算中经常应用各种近似方法。这种近似性是否适用，还要和实验结果相印证。从计算结果可以得到两类不同性质的指数：能量指数与结构指数。能量指数说明体系的能量状态，例如总能量、跃迁能（不同状态之间的能量差）。最高填满分子轨道（即电离势，简写作HOMO）与最低空分子轨道（即电子亲合势，简写为LEMO）等。结构指数说明分子的结构特征，例如键级（双键性的大小）、自由价（通过某一原子参与化学反应的能力）、电子电荷等。
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研究内容　　只要生物分子本身的化学结构或各级结构已经清楚，就有可能研究和这种分子相联系的生物学活性的本质，或者它们之间的相互作用。因此量子生物学所研究的问题实际上涉及分子生物学的全部内容。例如重要生物大分子的物理性质、各级结构与功能；酶的结构与催化机制；酶与底物、酶与辅酶、抗原与抗体之间的特异作用；高能磷酸物的电子构造与能量关系；致癌物质的作用机制；药物作用机制；活体中电子、质子与能量迁移及转化关系等等。为了方便起见，可以把量子生物学的内容归纳为以下四个方面：分子间相互作用力的研究　　分子间的相互作用力主要考虑的是静电力：包括引力与斥力。至于电磁力在生物分子中一般认为可以忽略。静电力又分为强力与弱力两种，所谓强弱是相对而言的，一般都以平均热能kT值作为标准。□为玻耳兹曼常数，□为绝对温度。由作用力所产生的相互作用能大于□□者为强力，反之为弱力。强力不仅在维持分子的基本骨架（一级结构）中起重要作用（包括离子键、共价键等），而且还与识别作用有关。弱力包括氢键、范德瓦耳斯力和偶极作用，它决定了分子的高级结构（二级、三级、四级结构），因而在维持大分子构象和功能活动中起十分重要的作用。生物分子的电子结构与反应活性的研究　　这是60年代前后量子生物学的主要研究领域。以核酸为例，核酸中的5种碱基都是共轭系统，由于结构不同,对辐射的抗性也不同。一般来说，嘌呤的抗性大于嘧啶；同为嘌呤，腺嘌呤又大于鸟嘌呤。按抗性大小可排列成下列次序：　　A&G&C&U&T量子生物学计算表明,这5种碱基的每个π电子的共振能的大小（能量指标之一，说明体系的稳定程度）正好符合上述次序。又如3环以上、7环以下的许多芳香烃，其中有不少有致癌活性；能致癌的烃中，其活性又有强弱不同。为了从理论上说明这一问题,普尔曼等提出了K区理论。图中画出了一个芳香烃1,2-苯并蒽的K区和一个L区。K区是进行键反应的部位，L区是进行对位加成反应的部位（见图芳香烃1,2-苯并蒽的K区和L区）。他们认为,致癌烃应具有化学反应能力强的K区,而L区则应较弱。他们计算了几十种芳香烃，并分别用复合指标（包括键本身以及键所涉及碳原子的电子指数和能量指数）说明有无致癌活性及其强弱的判据。结果虽然还不十分满意，但基本上为致癌活性与电子结构关系提出了理论依据。但应指出，对孤立分子结构的研究只是一个方面，只有深入研究分子与其作用对象相互作用时的结构改变，才能得到更为满意的结果。生物大分子的构象与功能的研究　　蛋白质与核酸的空间结构及其在功能过程中的意义是这方面的主要研究课题。由于生物大分子涉及大量原子，在研究中遇到许多困难，所以这方面工作开展较晚。但对蛋白质和核酸都已了解到半导体性这一独特性质的存在。这是由于弱力将不同的单元(例如蛋白质的多肽链)连结在一起而形成的。在这种情况下，π电子可以跨越不同的单元而非定域化。原来的能级即组合成为有一定宽度的能带。许多人用不同的方法计算过能带间隙与宽度，目前由于计算方法比较粗糙，和实际结果符合得不很理想。但对这一性质的说明及其在能量传递中的重要性提出了一定的根据。近年来，大分子处于溶液状态下的溶剂化效应很受重视，特别是认识到水不仅作为生命物质的“介质”而存在，而且和大分子通过相互作用结合在一起，形成一个整体。量子力学计算能给出有关水合位置的确切信息(见生物水)。对于某些药物，例如，组胺在两种不同构象中产生不同的生理作用(分别刺激回肠与胃的分泌)，也能从构象能量图加以说明。特异作用与识别机制的研究　　生物学领域的一个重要特征是相互作用的特异性。药物能和细胞表面的特异受体相互作用。一个抗体分子可以从105个分子中识别出能与之结合而起反应的抗原分子。对于这种特异作用的机制过去只从分子大小、形状和能否密切配合的所谓“锁与钥”的关系去理解。显然,这种单纯“形态学”的观点还必需进一步从“功能”的角度加以深化，也就是研究特异作用力及其引起的构象变化。这方面工作目前不多，有待发展。但对许多生命现象的阐明（酶作用、免疫作用、药物作用等）显然具有关键性的作用。发展情况　　量子生物学还是一门十分年轻的学科，国际量子生物学会（简称ISQB）于1970年成立。它的发展不仅需要电子计算机的协助和计算方法的改进，还需要与实验结果密切配合。到目前为止，量子生物学还只限于对较小分子的研究，特别是药物的作用。对于复杂生物学问题的探讨，还有待深入。
参考文献：————————————————————参考资料
W.G. Cooper, "Evidence for transcriptase quantum processing implies entanglement and decoherence of superposition proton states." BioSystems, 97, pp. 73–89, 2009.
W.G. Cooper, "Necessity of quantum coherence to account for the spectrum of time-dependent mutations exhibited bacteriophage T4." Biochem. Genet. 47, 892, 2009; doi:10.-009-9293-8.
Derek Abbott, Julio Gea-Banacloche, Paul C. W. Davies, Stuart Hameroff, Anton Zeilinger, Jens Eisert, Howard M. Wiseman, Sergey M. Bezrukov, and Hans Frauenfelder, "Plenary debate: quantum effects in biology―trivial or not?" Fluctuation and Noise Letters, 8(1), pp. C5-C26, 2008.
F. H. Thaheld, "An interdisciplinary approach to certain fundamental issues in the fields of physics and biology: towards a unified theory" BioSystems, 80, pp. 41–56, 2005.
J. Gilmore and R. H. McKenzie, "Spin boson models for quantum decoherence of electronic excitations of biomolecules and quantum dots in a solvent," Journal of Physics: Condensed Matter, 17(10), pp. , 2005.
S. Hameroff and J. Tuszynski, "Quantum states in proteins and protein assemblies: the essence of life?" Proc. SPIE Fluctuations and Noise in Biological, Biophysical, and Biomedical Systems II, Eds. D. Abbott, S.M. Bezrukov, A. Der, and A. Sánchez, 5467, pp. 27–41, Canary Islands, 2004. p
P.C.W. Davies, "Does quantum mechanics play a non-trivial role in life?" BioSystems, 78, pp. 69–79, 2004.
A. F. Rocha, E. Massad and F. A. B. Coutinho, "Can the human brain do quantum computing?" Medical Hypotheses, 63, pp. 895–899, 2004.
A. U. Igamberdiev, "Quantum computation, non-demolition measurements, and reflective control in living systems," BioSystems, 77, pp. 47–56, 2004.
S. R. Hameroff, "A new theory of the origin of cancer: quantum coherent entanglement, centrioles, mitosis, and differentiation," BioSystems, 77, pp. 119–136, 2004.
Z.-X. Liang and J. P. Klinman, "Structural bases of hydrogen tunneling in enzymes: progress and puzzles," Current Opinion in Structural Biology, 14, pp. 468–655, 2004.
P.C.W. Davies, "Emergent biological principles and the computational properties of the universe," Complexity, 10(2), pp. 11–15, 2004.
Erwin Schrodinger. What is Life ?,Cambridge, 1946.
C. W. Smith, "Quanta and coherence effects in water and living systems," The Journal of Alternative and Complementary Medicine, 10(1), pp. 69–78, 2004.
L. Hackermuller, S. Uttenthaler, K. Hornberger, E. Reiger, B. Brezger, A. Zeilinger, and M. Arndt, "Wave nature of biomolecules and fluorofullerenes," Physical Review Letters, 91(9), 03.
O. Nariz, M. Arndt, and A. Zeilinger, "Quantum interference experiments with large molecules," American Journal of Physics, 71(4), pp. 319–325, 2003.
S. Axelsson, "Perspectives on handedness, life and physics," Medical Hypotheses, 61(2), pp. 267–274, 2003.
S. R. Hameroff, A. Nip, M. Porter, and J. Tuszynski, "Conduction pathways in microtubules, biological quantum computation, and consciousness," BioSystems, 64, pp. 146–168, 2002.
V. Helms, "Electronic excitations of biomolecules studied by quantum chemistry," Current Opinion in Structural Biology, 12, pp. 169–175, 2002.
S. M. Hitchcock, "Photosynthetic quantum computers," arXiv:quant-ph/01.
V. Gogonea, D. Suarez, A. van der Vaart and K. M. Merz, "New developments in applying quantum mechanics to proteins," Current Opinion in Structural Biology, 11, pp. 217–223, 2001.
M. Kameyama, "Quantum cellular biology: a curious example of a cat," Medical Hypotheses, 57(3), pp. 358–360, 2001.
M. Tegmark, "Why the brain is probably not a quantum computer," Information Sciences, 128, pp. 155–179, 2000.
K. Matsuno, "Is there a biology of quantum information? ," BioSystems, 55, pp. 39–46, 2000.
M. Tegmark, "The importance of quantum decoherence in brain processes," Physical Review E, 61(4), pp. , 2000.
H. S. Green, "Measurement and the observer," Chapter 8 in Information Theory and Quantum Physics: Physical Foundations for Understanding the Conscious Process, Springer, pp. 172–209, 2000.
E. Bieberich, "Probing quantum coherence in a biological system by means of DNA amplification," BioSystems, 57, pp. 109–124, 2000.
A. Kohen and J. Klinman, "Hydrogen tunneling in biology," Chemistry and Biology, 6, pp. R191-R198, 1999.
W. J. Meggs, "Biological homing: hypothesis for a quantum effect that leads to the existence of life," Medical Hypotheses, 51, pp. 503–506, 1998.
M. Tegmark, "Does the universe in fact contain almost no information?" Foundations of Physics Letters, 9(1), pp. 25–42, 1996.
S. Hameroff and R. Penrose, "Orchestrated reduction of quantum coherence in brain microtubules: A model for consciousness," Mathematics and Computers in Simulation, 40, pp. 453–480, 1996.
D. V. Nanopoulos, "Theory of brain function, quantum mechanics and superstrings," arXiv: hep-ph/95.
Atomistic approaches in modern biology : from quantum chemistry to molecular simulations by Markus R L Bertini. B New York : Springer, 2007. ISBN 978-3-540-38082-5
Molecular structure and dynamics in biology. by Roman O Guiliano A Caterina G International Society for Quantum Biology and Pharmacology.Wiley, 1999. OCLC:
Theoretical chemistry in biology : from molecular structure to functional mechanisms. by Peter K Harel Weinstein John Wiley and Sons, 1998. OCLC: 链接
Theoretical and Computational Biophysics Group, University of Illinois at Urbana-Champaign
"The Spooky World of Quantum Biology"
【随想】我们不能理解意识的原因，其实归结为在微观水平上，我们现在没有直观的理论来理解和解释微观粒子和微观想象。物理学表面看繁荣了一个世纪，其实仍然还在婴儿期。比如对低温超导的解释，过去的BCS理论是无法让人满意的，而对高温超导的解释，就更是稀奇古怪，缺乏好的微观理论基础了。。。在微观粒子水平上，现代物理学还在爬行阶段中。。。
【随想：关于量子力学和弦理论】客观地说，量子力学和弦理论都很牵强。量子力学的量子化能量交换，说穿了应该只是连续性能量交换的一种离散型表现。并不能就此说明能量一定是必须要量子化的。就好游客到另外一个国家兑换货币，最小单位必须要有一个选择，可以是分，也可以是元。而在微观上表现为量子化的截取，是连续性能量不得不做出的某种最小单位选择。世界有可能还是可以继续无限划分的，可能只是现阶段我们的技术手段无法继续细分下去，和无法观察到更微小水平。。。
第五维之物随心动意念操纵物体的真假？
【启发】根据牛顿第三定律，力的作用是相互的：那么在外部世界改变人们的意识的过程中，意识也反过来改变了世界？
震惊世界 佛教理论“无我”被科学证实—————————————————————— 21:18:22
凤凰网 　　世间万事万物无相、无我，是佛家的说法，但是如今已获得神经科学的证实。你不记得自己婴儿时期的生活，但你可能相信，那时候的你是你，现在的你也是你。然而，佛教认为那只是错觉，科学研究也愈来愈支持这样的哲学。　　英属哥伦比亚大学精神哲学教授汤普森（Evan Thompson）表示，佛教认为一切无常，所有事物都会随时间改变，你的意识之流也会不断变动；从神经科学的角度来看，大脑和身体皆持续变化，没有东西是不变的。　　最近，部分科学研究者开始参考、引用佛教的说法，并接受佛教僧侣在数千年前提出的理论。例如，7月发表的神经科学论文，就将佛教的千变万化之我，与大脑的实体区域链接在一起；作者指出，科学证据显示，大脑的自我处理并不是在特定的区域或网络中启始，而且与各种不断变动、看似不具自我特质的神经过程有关。　　研究范围包括认知科学、现象学及佛教哲学的汤普森指出，那不是神经科学和佛教唯一的汇聚之处；例如，部分神经科学家现在相信，认知官能并非固定不变，可以透过冥想来训练。佛教相信意识会延伸至深眠，这方面也有科学证据的支持。传统的神经科学看法是，深眠之时意识会完全消失，部分印度哲学理论家则认为，无梦之眠仍旧存有些微的意识，只是无法形成完整的记忆。　　冥想者的睡眠模式研究显示，情况或许真的是如此。2013年发表的研究发现，冥想能影响睡眠时的大脑电物理模式，就算是在认知能力通常会大减的情况下，大脑仍旧可能有办法处理信息，并维持一定程度的意识。至于意识如何与大脑连结，神经科学和佛教都没有明确答案，两个学门在某些领域的看法亦有分歧；例如，佛教相信意识不必依附于身体，但神经科学家并不同意。　　不过，佛教认定自我确实存在，汤普森也支持这个看法。他说，“在神经科学界，你常会听到有人说，自我是大脑创造的幻象。我的看法是，大脑和身体一同运作，在实体环境的脉胳下创造了自我意识。误会其意的人才会说，它是建构而成的，所以它是幻觉。”
【一点想法】灵魂，意识和记忆的形成，以及生物反射的关系：在生物体生命初期，比如婴儿期，大脑不断对外界的各种光声等刺激产生反应，并且记录下来，这就形成记忆。所以记忆是意识的必要条件。然后大脑通过对记录的记忆进行复杂处理，在这个处理过程中，和处理之后，就产生了自我意识。所以生物体自我意识的关键，在于如何处理和解读记录下来的记忆信号。而灵魂转世，只需要记忆留存，或者说用今生的大脑来处理解读另一个留下来的记忆，就会让我们相信那是我们的前生。而如果该记忆的内容，并不是早于这一生，而是和这一生有时间交叠，这就会让我们判定是两个不同的人的意识，从而造成精神分裂。【推论】所以人工智能的关键，应该是去模拟大脑对已经记录信号的处理过程。
量子物理關於靈魂與空間本質的理論
(视频）：1.意识来源于量子效应2. 大脑细胞内的微小结构（微管）存储量子信息，3 信息的交换方式不是传统的传输方式，而是类似于量子纠缠态的超距作用4.所有大脑细胞的微管的量子态的互相纠缠，形成意识（灵魂）5.每个人又和整个宇宙形成量子纠缠，所以灵魂不灭。
科学家提惊人理论：死亡只是一种幻觉————————————————————
每日快报 　　每个人都会死亡，但人死后是否有灵魂存在？根据一位科学家提出的惊人理论，死亡只是一种幻觉，而且我们的意识将在另外一个宇宙中永存。　　据英国《每日快报》报道，一位科学家兼理论家Robert Lanza博士宣称，世界上并不存在人类死亡，死亡的只是身体。他认为我们的意识借助我们体内的能量生存，而且一旦我们的身体死亡意识就会被释放。　　Lanza博士称，我们相信人类会死亡是因为我们就是这样被教育的，但现实是死亡只是一种幻觉。他的理论本质上源于爱因斯坦的能量守恒理论“能量无法被创造或者摧毁，它只能够从一种形式转变为另一种形式。”　　因此当我们的身体死亡时，我们意识的能量能够在量子水平上继续存活，目前来说科学家对于意识能量并不完全了解。Lanza博士称，有无数个宇宙存在，而且在一些宇宙中任何事情都有可能发生。因此他提出理论称，意识将继续在一个平行宇宙中存活。　　Lanza博士提出，没有意识将什么都不存在，我们所看到的仅仅是感知，因为所有我们所看到的东西，都仅仅是我们意识中储存的信息。此外时间和空间是我们将所有事情结合在一起的工具，而且在一个时间永恒和空间无限的世界当中不会存在死亡，这是其中一个平行宇宙可能拥有的条件。【评论】“意识的能量能够在量子水平上继续存活” 这个推测是非常有可能的。所以剩下的问题就是，如何在量子水平上保存和恢复这种意识？
中国科学院朱清时：客观世界很有可能并不存在—————————————— radio 1968 朱清时，中国科学技术大学前校长、中国科学院院士、国务院学位委员会委员、第三世界科学院院士、中国绿色化学的主要倡导者和组织者、南方科技大学创校校长、1994年获海外华人物理学会亚洲成就奖和汤普逊纪念奖。量子力学可能崩塌你的“科学”世界观：人类的主观意识是客观物质世界的基础量子力学的诡异现象量子力学也是自然科学史上被实验证明最精确的一个理论，但是量子的观念，没有人能够理解。我说的没有人能够理解，绝不是指像我们这个层次的人，而是说连量子力学的创始人都不能理解。那么量子力学最不好懂的是些什么问题呢？我先把量子力学中人们最不好懂的东西介绍给大家，而最不好懂的东西最后恰好是证明了：意识不能被排除在客观世界之外。一定要把意识加进去你才能够认识搞懂它。1、态叠加与坍缩量子力学的第一个诡异现象叫做态叠加原理和坍缩。为了解释量子力学观念，我先说说普通人的日常经验。一般人认为客观物体一定要有一个确定的空间位置，这种存在，是不以人的意志为转移的、是客观的。比如说，我的女儿现在在客厅里面，或者说我的女儿现在不在客厅里面，两者必居其一。女儿可以既在又不在客厅里吗？但在量子力学里就不一样了。量子力学就像说你的女儿既在客厅又不在客厅，你要去看这个女儿在不在，你就实施了观察的动作。你一观察，这个女儿的存在状态就坍缩了，她就从原来的，在客厅又不在客厅的叠加状态，一下子变成在客厅或者不在客厅的唯一的状态了。所以量子力学怪就怪在这儿：你不观察它，它就处于叠加态，也就是一个电子既在A点又不在A点。你一观察，它这种叠加状态就崩溃了，它就真的只在A点或者真的只在B点了，只出现一个。那有人就会说了：这是诡辩，你怎么知道电子不观察它的时候，它既在A点又不在A点呢？好，这就是量子力学发展过程中，很多实验确证的事情，其中一个最著名最重要的实验，就是干涉实验证实。电子同时在两处。电子在没有观测的时候，没有确定的状态。所以这件事是量子力学最诡异的事情。懂了这个，就懂了量子力学最诡异的东西，而且随后我们就能来证明：量子力学离不开意识，意识是量子力学的基础。2、单体的叠加态：薛定谔的猫刚才说的是量子力学第一个诡异之点，现在我们来看看这个诡异之点往下推论，能够推出什么结果。最后结果会使大家认识到，意识是量子力学的基础，物质世界和意识不可分开。这个实验是量子力学的创始人薛定谔提出的，被称为“薛定谔的猫”。既死又活的叠加态猫现在我来说薛定谔的实验是什么：把一只猫放进一个封闭的盒子里，然后把这个盒子接到一个装置上，这个装置包含一个原子核和一个毒气设施。原子核有百分之五十的可能性发生衰变，衰变的时候就会发射出一个粒子来，这个粒子一发出来就会触发毒气设施，毒气一触发就会杀死这只猫，就是说猫也处于这种既死又活的迭加状态。这是他想象中的一个实验。这个问题一提出来，物理学家一个个都惊呆了，原来以为只有微观世界才有这种态叠加，就是状态不确定，既处于这个状态，又不处于这个状态。现在宏观世界也一样了，猫不就是这样吗？有一只既死又活的猫。这与我们的经验严重违背。这个实验实际上就是“女儿在客厅里，女儿不在客厅里”变了个样子说出来。这个猫是死了还是活着？既死又活是同时存在的，量子力学认为两者同时存在。那么怎么可能既死又活同时存在呢？人不能想象这种状态，于是大家就把这个实验进一步讨论下去。从不确定到确定可避免意识参与吗？1963年获得诺贝尔物理学奖的维格纳想了一个新的办法，他说：我让个朋友戴着防毒面具也和猫一起呆在那个盒子里面去，我躲在门外，对我来说，这猫是死是活我不知道，猫是既死又活。事后我问在毒气室里戴防毒面具的朋友，猫是死是活？朋友肯定会回答，猫要么是死要么是活，不会说是半死不活的。他这个说法一出来大家就发现，问题在哪儿呢？一个人和猫一起呆在盒子里，人有意识，意识一旦包含到量子力学的系统中去，它的波函数就坍缩了，猫就变成要么是死，要么是活了。也就是说猫是死是活，只要一有人的意识参与，就变成要么是死，要么是活了，就不再是模糊状态了。维格纳总结道，当朋友的意识被包含在整个系统中的时候，叠加态就不适用了。即使他本人在门外，箱子里的波函数还是因为朋友的观测而不断地被触动，因此只有活猫或者死猫两个纯态的可能。维格纳认为，意识可以作用于外部世界，使波函数坍缩是不足为奇的。，确实只能这样认为。因为外部世界的变化可以引起我们意识的改变。大家想过没有，牛顿第三定律说作用力与反作用力是相等的。我们的意识能够受外部世界的影响而改变，大家都觉得没有问题，对吧？人的意识就是受外界客观世界的影响改变了，随时都在变化。那为什么客观世界就能改变意识，意识就不能改变客观世界呢？他就说意识是能够改变客观世界的，意识改变客观世界就是通过波函数坍缩，就是使不确定状态变成确定的状态，这样来影响的。所以波函数，也就是量子力学的状态，从不确定到确定必须要有意识的参与，这就是争论到最后大家的结论。测量的核心是人的意识自然科学总是自诩为最客观、最不能容忍主观意识的，现在量子力学发展到这个地步，居然发现人类的主观意识是客观物质世界的基础了。因为量子力学是我们客观物质世界最基础的理论。刚才说过了，二十世纪人类技术进展都跟量子力学有关，而且量子力学经过了最精确的实验验证。量子力学的基础就是：从不确定的状态变成确定的状态，一定要有意识参与。这是物理学的一个重大成就。到这一步，我们对量子力学的诡异已经有所了解了，诡异的基础实际上是：意识和物质世界不可分开，意识促成了物质世界从不确定到确定的转移。这点很像在佛学中，一个念头一下子使物质世界产生出来了，这样的概念。物质世界产生出来实际上是从不确定一下子变成确定的，这两者很类似。刚才讲了量子力学两个诡异之点，诡异之点到最后就达到了物质世界离不开意识，意识是物质世界的基础，意识才使物质世界从不确定到确定，发生这样的坍缩，也就是变化。
3、多体的叠加态：量子纠缠现在再来讲量子力学第三个诡异之点，这个和前面讲的状态有关，是它们的直接结论，叫做量子纠缠。量子纠缠与“薛定谔的猫”是类似的，只不过“薛定谔的猫”讲的是同一个东西处于不同的状态的叠加，量子纠缠讲的是如果有两个以上的东西它们都处于不同的状态的叠加，它们彼此之间一定有明确的关系。这就是量子纠缠。纠缠态的手套比方，我们从北京买了一双手套，把手套中的一只寄到香港，另一只寄到华盛顿，那么寄到香港的是左手戴的还是右手戴的？谁都不知道，如果香港的人收到了打开一看，是左手的，那华盛顿的人不用看就知道收到的是右手的，因为手套是左右配对的，这是个规则。一旦寄出去了，寄的过程中不确定，但是一个人只要观测了他收到的手套是左手的还是右手的，另一个人不用观测就知道了。这就是纠缠的一个例子。大家会认为，你看没看它没关系，它早就确定了。但量子力学大量实验证明，如果把同一个量子体系分开成几个部分，在未检测之前，你永远不知道这些部分的准确状态；如果你检测出其中之一的状态，在这瞬间其他部分立即调整自己的状态与之相应。这样的量子体系的状态叫做“纠缠态”。就好比这个手套在寄出以后，在还没被观测之前，它是不是确定呢？肯定不确定。只有在你确定了其中某一个的状态，另一个的状态立刻就变化了，也变得确定起来了。这种关联就叫作量子纠缠。大家也许很难理解这个纠缠，说实话，这个已经超出了我们人类的理解能力的范围之外，你只能去试图想他、接受他，跟我们日常生活中的客观经验已经不符了。量子隐形传输——瞬间传输的未来这个例子还说明纠缠的一个重要特点：纠缠一方得到的任何信息，另一方也会马上感到，不需要信息传递。这一点很重要，后面要用到。这种纠缠的例子大家还容易理解，但是对于物质世界的纠缠大家不太容易理解，原因就在于大家的观念都认为一个事物永远都有个确定的状态，但是量子力学发现微观世界的事物，在还没被观察之前没有明确的状态。大家记住量子纠缠就是对于多个微观物体，在被观察之后，它们的状态会从不确定到确定，作一个有关联的突变。量子纠缠现在已经变成一个工具了，这个工具可以用来传输东西、传输信息。我先来说，非量子力学的经典物理学的信息传输。比如一位女士有一本书，或者任何信息，她想传输到一位男士手上去，这个男士在纽约，两个人根本看不见。经典物理学的传输方式是女士拿扫描仪来扫描这本书，扫描之后通过网络系统，把信号传到男士那去，男士再把它打印出来，这就是经典信号传输了。但经典信号传输有个大缺点，就是不完全。因为一本书在扫描时候只能得到它的部分信息，这本书的颜色、纸张的厚度、纸张的原子分子结构那就传不过去，传的只是照相的图像，这就是经典物理学的信号传输。量子信号传输就完全不同了。量子信号的传输利用量子纠缠态。如果这位女士与男士离得很远，一个在火星上，一个在地球上，他们可以用量子纠缠来传输信息。如果女士在A点，她有光子A；男士在B点，他有光子B。光子A和B处于纠缠态，对A光子施加的任何作用或给她的任何信息，B光子都马上得到。如果把这本书的全部信息作用于A光子，那么B光子也马上得到。这就是量子隐形传输中，最后的B点得到的是和原来完全一样的信息。经典物理传输后所复制出来的，只是纸上图像的信息，没有复制任何“实体”本身。而量子隐形传输却从“实体”得到完整的信息，从而复制出了“实体”本身，尽管只是一个小小的量子态！这个工作现在在全世界做得最领先的是欧洲国家，然后就是中国。中科大有个年轻教授叫潘建伟，他做这个在全世界很有名，做得很好。这个量子隐性传输能够实现，就使得人类有这种可能：可以把在地球上某个东西的全部信息传到火星上去，而且瞬间就传播了。现在传播的是某个东西的全部信息，总有一天能实现把一个人的全部信息传递到火星上去，然后在那个地方用原子组装出来，不就变成传输了一个人了吗？这个超远距离隐性传输，就类似于中国古典小说中的幻想。（注：不是幻想，这就是中国刚发射的量子卫星原理）我讲这个，主要想让大家理解并记住，如果两个地方的物质处于纠缠态，从纠缠的一方的所有信息可以瞬间传递到纠缠的另一方去，这种传输没有时间空间的限制，是瞬间传播的。这是量子力学第三个诡异的地方。意识是量子物理现象意识是一种量子力学现象。为什么这么说呢？比如你面前出现了一朵花，这时有两种可能的状态：一个没有任何分别心的人，“对境无心”，看花不是花，此时他的意识处于自由的状态，他没看到花是不是红的，好不好看，他看它并不是花，他根本就不动念头。这种境界在唐代张拙的诗中写道“一念不生全体现，六根才动被云遮”。未经测试的电子&未生念头的意识这个自由状态与刚才所说量子力学的诡异现象怎么可以比较起来呢？就是电子这些东西，在你没有测量的时候，它处处都存在，也处处不存在，一旦你测量，电子就有个固定状态出来了。意识也是这样，如果你看到这朵花，一下子动念头了，动念头实质上就是作了测量。你用鼻子作了测量发现是香的，你眼睛进行测量发现是红色的而且美丽，你动意念去测量它，发现它很令人愉快。于是这些测量的结果，也就是念头的结果，一下子使你产生了进一步的念头：这是一朵玫瑰花，就认出它来了。人意识的发动的过程实际上是通过动念进行测量，然后产生念头。这时候念头产生出来了，实质是通过测量得出的几个我们制造出来的概念。这时意识不再自由，它突然坍塌到一个概念“玫瑰花”上。因此是念头产生了“客观”，念头就是测量，客观世界是一系列复杂念头造成的。说得更深一步，《楞严经》讲“性觉必明,妄为明觉,本觉明妙,觉明为咎”，是什么意思呢？整个物质世界的产生，实际上在意识形成之初，宇宙本体本来是清净本然的，一旦动了念头想去看它了，这念头就是一种测量，一下子就使这个“清净本然”变成一种确定的状态，这样就生成为物质世界了。《楞严经》最早、最清楚地把意识和测量的关系说出来了。佛学和自然科学最终会在山顶汇合吗？有很多人习惯说佛学是迷信，我说不，佛学不是迷信，佛学研究的东西和自然科学不同，是宇宙的另一方面，就是意识。佛学和自然科学的研究就像爬喜马拉山一样，一个从北坡往上爬，一个从南坡往上爬，总有一天两者要会合的。
量子意识这一部分介绍现在世界上的科学家研究量子意识达到什么水平了。这些材料取自于《科技日报》上一篇大文章，标题是《物理学和数学能完整描述真实吗——世界著名物理学家论辩量子意识》，其中介绍世界上对量子意识的研究。科学家们现在已经开始认识到了，意识是种量子力学现象。这点可能与我前面讲的这些东西有关：意识像量子力学的现象，意识的念头像量子力学的测量。人的意识过去一直都没有搞清楚，包括中医经络学说讲的“气”，“真气循环”。“气”用任何实验方法都没有找到。很可能意识或是“真气”这种东西，实际上是量子力学现象，用经典物理学的电学、磁学及力学方法去测量，是测量不出来的。量子力学现象的一个主要状态，就是刚才说的量子纠缠。大脑中有海量电子，它们处于复杂的纠缠状态。意识就是大脑中这些处于纠缠状态的电子在周期性的坍缩中间产生出来的。这些电子不断坍缩又不断被大脑以某种方式使之重新处于纠缠态。这就是现在量子意识的一种基本观念。这个假说在解释大脑的功能方面已经开始有一些地位了，形成了量子意识现象的基础。目前关于量子意识的理论有好几种，这里介绍影响最大的：英国剑桥大学的教授彭罗斯（Roger Penrose）和美国一位教授哈梅罗夫(Stuart Hameroff)他俩创立的理论。彭罗斯曾和霍金合作发现了黑洞的各种特征，是现代顶级的物理学家。他写了一本非常著名的书叫《皇帝新脑》，不知大家看了这本书没有，现在到书店去还找得着。他这本书就是研究意识，他认为人的大脑有一点是现在的计算机和机器人做不到的，就是人的大脑有直觉。计算机和机器人都是逻辑运算，所以它不能产生直觉。直觉这种现象，彭罗斯认为只能是量子系统才能够产生。灵魂也是量子信息吗？彭罗斯和哈梅罗夫认为，在人的大脑神经元里有一种细胞骨架蛋白，是由一些微管组成的，这些微管有很多聚合单元等等，微管控制细胞生长和神经细胞传输，每个微管里都含有很多电子，这些电子之间距离很近，所以都可以处于量子纠缠的状态。在坍缩的时候，也就是进行观测的时候，起心动念开始观测的时候，在大脑神经里，就相当于海量的纠缠态的电子坍缩一次，一旦坍缩，就产生了念头。如果按照他们的理论，脑细胞里存在着大量的纠缠态的电子，那就不可避免地有量子隐性传输存在，因为宇宙中的电子和大脑中的电子都来源于“大爆炸”，是可能纠缠在一起的，一旦纠缠，信息传输就能不受时间空间限制地隐性传输了。按照彭罗斯和哈梅罗夫的理论，我们的大脑中真是存在海量的纠缠态电子的话，而且我们的意识是这些纠缠态电子坍缩而产生的，那么意识就不光是存在于我们的大脑神经系统细胞之中，不只是大脑神经细胞的交互，而且也形成在宇宙之中，因为宇宙中不同地方的电子可能是纠缠在一起的。这样一来，人的意识不仅存在于大脑之中，也存在于宇宙之中，在宇宙的哪个地方不确定。量子纠缠告诉我们，一定有个地方存在着人的意识，这是量子纠缠的结论。如果人的意识不光存在于大脑之中，也通过纠缠而存在于宇宙某处，那么在人死亡的时候，意识就可能离开你的身体，完全进入到宇宙中。所以他们认为有些人的濒死体验，实际上是大脑中的量子信息所致。在这个时候，心脏停止跳动、血液停止流动，微管失去量子状态，而大脑中的量子信息并没有被破坏，它只是被干扰驱散到宇宙中去了。如果一个人死后复生，苏醒过来，量子信息又回到他的大脑中去，此时他会惊讶地说：“我经历了一次濒死的经验。”如果这位患者没有死而复生，最终死亡之后量子信息将离开身体，从而可能被模糊地鉴别为灵魂。所以，彭罗斯和哈梅罗夫就认为，如果是用量子信息的方法来解释，说人的大脑意识真是产生于量子信息的状态，有量子纠缠存在的话，那么人体的信息是不会消灭的，只会回到宇宙的某一处。他们认为人体的这种信息可以模模糊糊地定义为灵魂。不是和大家说的那个灵魂一模一样，但是它的状态与我们过去说的灵魂非常类似。以上的这些是彭罗斯和哈梅罗夫的理论，现在的科学家正在开始进行大量的实验，来验证人的大脑中是否存在量子纠缠态的电子。已经有一批实验做出来了。探索量子意识，任重而道远2003年到2009年之间，有个叫康特的人做了一系列实验，他证明了人的精神也就是意识状态，存在着量子纠缠的现象。加州大学伯克利分校的物理学家，认为他们发现了生物系统量子相干现象的证据，相干是纠缠的一种。他们认为绿色植物在光合作用中就是表现出了量子计算的能力，量子计算就是量子纠缠的一种运用，所以量子纠缠在大脑中是存在的。2010年，英国牛津大学的科学家，在《物理评论快报》上发表了一篇论文，他们发现在欧洲有种鸟，叫欧洲知更鸟(European robins)，这种鸟是候鸟，它们飞得很高，但是每次找路都找得很准确。他们发现在这种鸟的眼睛中有一个基于量子纠缠态的指南针，所以它们能用量子纠缠态的指南针来感知地球磁场很微弱的变化，来指导它们的飞行。因此如果鸟的感知系统使用了量子纠缠的话，那么人的系统中自然就有可能存在量子纠缠了。总之，关于量子意识理论的实验仍正在进行之中，目前还很难下结论。但是毫无疑问，物理学已经从任何事物都是“如露亦如电，应作如是观”这个方向往佛学的境界上又靠近一步了。世界上可能存在着类似灵魂的东西，它在人生结束之后不死，只是回到宇宙中的某个地方去了。这种观念跟唯识的根本-阿赖耶识学说是相一致的。
人脑产生意识，可能是因为量子纠缠———————————————————— Ouellette 环球科学ScientificAmerican有科学家认为，人脑可能就是一台量子计算机：一项全新的研究揭示，脆弱的量子纠缠态可能可以在我们温暖湿润的大脑中维持数小时、甚至数天之久。相关实验证明正在如火如荼地进行中。撰文 Jennifer Ouellette翻译 叶宣伽审校 丁家琦 一提到“量子意识”这个词语，大多数物理学家都会选择避而不谈，因为这个词语听起来好像有点“民科”，甚至让人联想宗教或者玄学。不过出人意料的是，量子效应可能真的在人类的认知过程中起到了一些作用——只要一个最新提出的假设能够得到证实。马修·费舍尔（Matthew Fisher）是一名来自加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的物理学家，去年年末，他在《物理年鉴》（Annals of Physics）上发表了一篇让人大跌眼镜的论文。在这篇论文中，他指出大脑的工作原理很有可能与量子计算机一致，而磷原子的核自旋就充当了大脑的“量子比特”（qubits，量子信息的基本计量单位，可以以“又0又1”的状态存在）。若是在十年以前，费舍尔的理论一定会被许多人认为是无稽之谈。物理学家们早就受够了这样的理论——最著名的一个例子发生在1989年，数学物理学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）声称意识是神经元细胞微管（构成细胞骨架的蛋白质）中量子引力效应的结果。相信这个假说的研究者寥寥无几，加州大学圣地亚哥分校的神经生物学家帕特里夏·丘吉兰（Patricia Churchland）就用一个有趣的说法委婉地表达了自己的态度：她认为，认为意识来源于量子引力效应，就跟认为意识来源于神经元突触中闪着金光的的魔法粉尘差不多（想象一下彼得潘里小精灵身上闪着金光的粉尘）。魔法粉尘大概就是这个样子……注：丘吉兰的原话：“Pixie dust in the synapses is about as explanatorily powerful as quantum coherence in the microtubules”，可见：费舍尔的假说必须直面与彭罗斯微管假说相同的难题：量子退相干（quantum decoherence）。在构建量子计算机的过程中，我们需要将不同的量子比特通过量子纠缠（entanglement）的方式连接起来，不幸的是，量子纠缠处于一种非常脆弱的状态，周围环境中任何一丝轻微的扰动都可能使其消失无踪：哪怕只有一个光子无意中撞上了一个量子比特，整个量子纠缠就会因为发生退相干而分崩离析，彻底摧毁整个系统的量子特性。所以，就算是在每寸空间都受到精密控制的实验室环境中，完成某些量子反应都是一件极富挑战性的课题——更不用说在我们颅骨下那团温暖、潮湿、结构复杂的粘稠物——大脑里了。想让大脑在一段相对较长的时间内维持量子相干，根本是种不切实际的幻想。然而在过去的十年内，越来越多的证据显示，特定的生物系统居然真的有可能应用着量子力学。以光合作用为例，研究发现，量子效应能够帮助植物将太阳能转化为供生物生长存活的化学与生物能源；候鸟的体内也有一种“量子罗盘”（quantum compass），能让候鸟利用地球的磁场确认方向；还有研究将人类的嗅觉也归结于某些量子力学的机制。正是在这波量子生物学的新兴浪潮中，费舍尔提出了大脑中存在量子信号处理的“疯狂”观点，他把这门与自己理论相关的学科定名为量子神经科学（quantum neuroscience）。费舍尔提出了一个极为复杂的设想，结合了核物理、量子物理、有机化学、神经科学及生物学的相关知识。尽管这些想法遭遇了大量有理有据的质疑，他的理论却并没有被这道狂流淹没——一些研究者开始注意起了这个看似荒谬的设想。“只要读过他的论文，我相信许多人都会得出这样的结论：‘嘿，这老家伙没有想象中的那么疯狂。’”加州理工学院的物理学家约翰·普瑞斯基尔（John Preskill）在听了费舍尔的一次演讲后这么写道：“他可能的确意识到了些什么。或者至少，他正在提出一些非常有意思的问题。”塞希尔·托达德里（Senthil Todadri）是麻省理工学院的物理学家，也是费舍尔的老友和长期合作伙伴。托达德里对费舍尔的理论持怀疑态度，不过他认为费舍尔的确重新提出了这样一个核心问题：“人脑中究竟存不存在量子处理过程？”并提供了一条可以严格检验该猜想的可能途径。“直到目前为止，主流的看法依旧认为量子信息处理根本不可能发生在大脑之中。”托达德里说道，“费舍尔找到了一个理论的漏洞，所以下一步就要看这个漏洞能否被补上了。”事实上，费舍尔的确组建了一个团队，希望能够通过实验测试彻底回答这个问题。寻找核自旋费舍尔似乎天生就注定会成为一名物理学家：他的父亲迈克尔·费舍尔（Michael E. Fisher）是马里兰大学帕克分校的一名杰出物理学家，致力于统计物理学的研究，在学术生涯内获得了不计其数的荣誉和奖项；他的哥哥丹尼尔·费舍尔（Daniel Fisher）是斯坦福大学的应用物理学家，专攻演化动力学。马修·费舍尔也追随他们的步伐，成为了一名小有名气的物理学家。2015年，费舍尔因为他在量子相变领域的杰出贡献与其他三人一起荣获了凝聚态物理领域享誉盛名的巴克利奖（Oliver E. Buckley Prize）。那么，究竟是什么原因让费舍尔把注意力从主流的物理学移开，转而探究起了这项颇具争议、甚至是臭名昭著的课题呢？毕竟，这项研究处于生物学、化学、神经科学与量子物理的交界面，处境十分尴尬。答案在意料之外、情理之中：费舍尔有一段亲身经历的抑郁症斗争史。直到现在，费舍尔还能清晰地回忆起1986年2月的那一天，自己在麻木和迟钝中醒来，生物钟感觉混乱，仿佛一周都没有合眼休息。“我感觉自己就像被人麻醉了。”费舍尔说道。无论他睡多久，情况都没有好转；他改变了自己的饮食习惯，积极参与运动，效果依旧微乎其微；验血结果也没有显示任何异常。这样的症状持续了整整两年，“这种感受到底有多痛苦呢？在我清醒的每时每刻每分每秒，偏头痛的痛觉都蔓延到了我身体的每一个细胞。”这种痛苦是如此令人难以忍受，就算他第一个女儿的诞生冲淡了这层忧郁的迷雾，给了他奋斗的理由，费舍尔依旧想到了自杀。马修·费舍尔，提出了量子效应改变大脑工作方式的一种途径幸而最后，一位精神病医师给他开了三环抗抑郁药，三个星期内，他的精神状况开始好转。“在此之前，我的四周像被浓雾笼罩着，根本看不到太阳；而现在这层雾气淡了些，我能看到云雾背后存在着微弱的光芒。”费舍尔这么向我们比喻。在之后短短九个月，除了一些包括高血压在内的治疗副作用依旧存在，他感觉自己获得了新生。不久后，费舍尔将治疗药物换为“百忧解”（Prozac），并一直小心控制着自己的病情和用药情况。费舍尔独特的亲身经历使他相信，这些抗抑郁症药物的确发挥了作用，不过让他感到吃惊的是，他发现神经科学家们居然对这些药物背后的作用机制知之甚略。这引起了费舍尔的好奇心，结合自身量子力学的专业背景，他开始思考大脑中发生量子处理的可能性。五年前，他全身心地投入了这项课题，他想知道更多——结合自己的经历，费舍尔将抗抑郁药物作为研究的切入点。考虑到几乎所有的精神治疗药物都是复杂的小分子化合物，费舍尔把研究的第一个目标定在了结构最简单的一类药物——锂上。该药物只包含一种原子，可以说是个高度简化的科学模型，就像“真空中的球形鸡”一样（“真空中的球形鸡”出自一个讽刺理论物理学家过度简化模型的笑话：一个养鸡场里养的鸡忽然不下单了，农场主写信给物理学家求助，物理学家做了一番计算后宣布：“我已经找到了一个解！不过，这个解只适用于真空中的球形鸡。”），比起研究“百忧解”之类的药物要容易得多。费舍尔认为“真空中的球形鸡”这个比喻格外恰当，因为锂原子的微观外型恰好就是一个球体——一层球形的电子云围绕着中心的锂原子核。他注意到市场上常见的锂处方药几乎都是Li-7，于是开始思考：锂元素的另一种更少见的同位素Li-6是否能够起到同样的药物疗效？从理论上来说，不同同位素之间只是中子数目不同，化学性质几乎相同，所以Li-7和Li-6的疗效应该是一样的。在费舍尔检索文献时，他发现前人已经做过一些比较Li-7和Li-6效应的实验。早在1986年，康奈尔大学的科学家就研究了这两种同位素对大鼠行为的影响（J.A. Sechzer, K.W. Lieberman et al., 1986）。实验者将怀孕的大鼠分为三个不同的实验组：一组给药Li-7；一组给药Li-6；还有一组作为实验对照组。在小鼠诞生之后，给药Li-6的大鼠妈妈表现出了更强的母性行为：比起给药Li-7和对照组的大鼠母亲，它们哺乳、养育后代和打理小窝的行为都更频繁。这极大地勾起了费舍尔的好奇心。这两种同位素的化学性质是如此相像，由中子数数目不同所引发的质量数差异又是那么微乎其微，理应如泥牛入海般消失在体环境的汪洋之中，那么到底是什么造成了研究者观察到的行为差异呢？费舍尔认为这种差异的秘密很可能隐藏在原子核自旋（nuclear spin）之中。核自旋是核自旋角动量的简称，是原子的一种内在量子性质，具体数值由原子核的自旋量子数决定（质子数和中子数均为偶数的原子核，自旋量子数为0；质量数为奇数的原子核，自旋量子数为半整数；质量数为偶数，质子数与中子数为奇数的原子核，自旋量子数为整数），它影响了原子处于相干态，即不受环境影响状态的时间：核自旋越低，原子核与外加电磁场的相互作用就越弱，越不容易发生退相干。由于Li-7和Li-6的中子数不同，它们的核自旋角动量也就不同（自旋量子数不同）。Li-7的量子数更大，核自旋更高，根据量子力学原理，其发生退相干的速度也就越快；与此同时，Li-6却能保持更长时间的量子纠缠态。费舍尔找到的这两种化学物质——Li-7和Li-6，它们除了量子核自旋不同，其余的重要性质都完全相同，他发现这两种物质对于动物行为的影响差异巨大。这个发现是费舍尔无法抗拒的诱惑——它暗示着，量子处理的确有可能在认知过程中起到了功能性的作用。
量子纠缠保卫战即便如此，想要在现实中验证这个有趣的猜想依旧是项令人望而生畏的研究工作。如果要使量子信息以量子比特的形式储存足够长的时间，大脑一定需要一些其他的特殊机制——比如多个量子比特间的纠缠机制，以及将这种纠缠体现到神经冲动上的化学机制。此外，在大脑中传输以量子比特形式存储的量子信息也需要一定的机制来实现。毫无疑问，这是一块难啃的骨头。费舍尔用了整整五年的时间，才找到了一个符合条件的候选原子——磷。磷原子是生物体内除氢原子外唯一一个自旋数为1/2的常量元素，这个核自旋比较低，因此磷能维持的相干时间也比其他候选元素更长。虽然仅凭磷原子自身不能维持稳定的量子比特，不过费舍尔发现，只要把磷和钙离子结合成簇，相干时间就能得到有效的延长。1975年，康奈尔大学的科学家艾伦·波斯纳（Aaron Posner）用X光衍射的方法在骨骼中观测到了一类奇怪的钙磷原子团簇，艾伦为这类原子簇画出了结构示意图：团簇结构中包含了9个钙原子与6个磷原子。之后，人们为了纪念艾伦的杰出贡献，把这个电中性的团簇命名为“波斯纳原子簇”（Posner’ s clusters，结构式Ca9(PO4)6）。2000年，学界又兴起了一波研究“波斯纳原子簇”的热潮，起因是科学家在刺激骨骼生长的人造液体环境中观测到了波斯纳原子簇的存在。随后，大量的实验证据接连表明，这类原子簇其实一直安静地“躲藏”在我们的身体之中，费舍尔不禁怀疑，波斯纳原子簇也能作为一种天然的量子比特元件，在大脑中发挥作用。故事的宏观图像到这里已经交代完毕，但这项工作的真正难题在于弄清反应发生的细节——为了想清楚这些，费舍尔花费了几年的时间仔细推敲反应的每一个步骤。整个反应起始于细胞中一种名为焦磷酸盐的化合物。如图，焦磷酸根两个磷酸根共用一个氧原子，通过共价键相互连接，每个磷酸根离子则由中心的磷原子与环绕磷原子的4个氧原子（核自旋数为零）构成。两个磷酸根离子的核自旋（都来自于磷原子）纠缠在了一起，总共能形成四种不同的搭配方式：一种单态（singlet state，总自旋为0）和三重态（triplet state，总自旋为1）。在三重态下系统只能维持微弱的量子纠缠，而单重态下的系统能够最大程度地保证量子纠缠——这对于量子计算是必不可少的先决条件。紧接着，生物酶打断磷原子间的化学键，将纠缠着的磷酸盐分子分为两个独立的磷酸根离子。这一过程的关键要点在于，尽管从化学意义上这两个磷酸根离子已经分开，但在量子力学的意义上，它们依旧保持着量子纠缠。费舍尔告诉我们，如果系统处于单重态，这一分离过程将会更加迅速地发生。这些分散了的离子随后依次与游离的钙离子、氧原子相结合，组装成为上文提到的“波斯纳原子簇”。由于钙离子和氧原子核自旋数都为0，这使得原子簇的整体维持着1/2的总自旋数，延长了量子的相干时间。这些原子簇保护着已经分开的纠缠量子对，使它们免受外界干扰，以维持长时间的相干状态。根据费舍尔的粗略估计，这种状态下的相干时间能够持续数小时，数天甚至数周之久。通过这种方法，形成量子纠缠的原子能够在大脑内分散分布，相隔一定的距离调控神经递质的释放，影响神经元细胞突触间动作电位的传递，以此参与无形的大脑运作。验证猜想量子生物学界对费舍尔的观点既好奇又谨慎。伦敦大学学院专攻量子光合作用的物理学家亚历桑德拉·奥拉亚-卡斯特罗（Alexandra Olaya-Castro）将该理论称作为“一个思虑周密的猜想。尽管当下这个猜想并未给出问题的答案，但它的确为我们踏实、逐步地验证这个假说提供了切实可行的方向。”来自牛津大学的化学家彼得·霍尔（Peter Hore）也对奥拉亚的观点表示赞同，他研究的是量子效应在鸟类导航系统中的应用。他表示：“费舍尔已经从理论上明确给出了参与反应的原子种类和具体的反应机制，甚至都已经清晰地指出了这些原子是如何通过那些机制影响大脑的活动，这些已经足够让我们设计实验去验证这一切了。”实验验证正是当今费舍尔迫切想要完成的工作。近期，他刚刚乘着休假的时间前往斯坦福大学，和当地的研究学者一起工作，试图重复1986年康奈尔大学完成的怀孕大鼠实验（关键词：Li-7，Li-6）。费舍尔坦白地承认了实验的初步结果并不是非常理想，采集到的实验数据并不能提供太多有意义的信息。不过费舍尔相信，如果再次重复实验，并使用一个更接近1986年原始实验的实验步骤来完成，他们将会得到更加确凿的实验结果。为了完成一系列更加深入的量子化学实验，费舍尔已经申请了更多的研究经费；他还从加州大学圣巴巴拉分校与旧金山分校东拼西凑了一小群来自不同领域的科学家作为研究的合作者。首先，他想探究磷酸钙分子是否真的能够在体内形成稳定的波斯纳原子簇；同时他也希望能够验证这些粒子中磷原子的核自旋能否维持足够长的纠缠时间。实际上霍尔和奥拉亚-卡斯特罗对费舍尔关于磷原子核自旋持续时间的猜想一直持怀疑态度，觉得费舍尔声称相干时间能够长达一天有点过于乐观了。“说实话，我认为这非常不现实。”奥拉亚-卡斯特罗告诉我们，“相关的生化反应发生的最长时间也就是秒量级，一天未免也太长了。”霍尔认为，费舍尔的预期已经“突破天际”了，他认为，反应时间最长充其量也只有1秒。“我并不是全盘否定他的整个观点，但我认为他有必要再寻找一种能延长相干时间的粒子，”霍尔这么评论，“我不认为波斯纳原子簇会是这个问题的答案。但对这个问题的后续研究，我依旧满怀期待。”也有研究者认为运用量子处理的知识去解释大脑的功能是多此一举。“越来越多的证据表明，我们可以用神经元间的互相交流来解释任何与意识相关的话题。”加拿大滑铁卢大学的神经哲学家保罗·萨迦德（Paul Thagard）在写给《新科学人》（New Scientist）的文章中这么写道。费舍尔猜想中的许多问题都需要更为深入的检验；费舍尔本人也希望他能够完成这些相关实验并得到问题的答案。波斯纳原子簇的结构是对称的吗？核自旋究竟以何种程度孤立存在？一个更加现实的问题是，如果所有的这些实验最终证实费舍尔的猜想是错误的呢？也许会有那样的一天，科学界完全放弃了这种“量子意识”的观点。“我个人一直相信，如果磷原子的核自旋不能用于量子处理，那么量子力学在长期认知这一意识领域就无法有效地运作。”费舍尔说道，“所以哪怕仅是排除这种可能，也有很大的科学意义。很多时候科学需要的并不仅是阳性结果——阴性结果也同样重要。”
中文房间 ————————————中文房间（Chinese room，the Chinese room argument）又称作华语房间，是由美国哲学家约翰·希尔勒（John Searle）在1980年设计的一个思维试验以推翻强人工智能（机能主义）提出的过强主张：只要计算机拥有了适当的程序，理论上就可以说计算机拥有它的认知状态以及可以像人一样地进行理解活动。“中文房间”最早由美国哲学家John Searle于20世纪80年代初提出。这个实验要求你想象一位只说英语的人身处一个房间之中，这间房间除了门上有一个小窗口以外，全部都是封闭的。他随身带着一本写有中文翻译程序的书。房间里还有足够的稿纸、铅笔和橱柜。写着中文的纸片通过小窗口被送入房间中。根据Searle，房间中的人可以使用他的书来翻译这些文字并用中文回复。虽然他完全不会中文，Searle认为通过这个过程，房间里的人可以让任何房间外的人以为他会说流利的中文。实验表示 其实验可表示为：一个人手中拿着一本象形文字对照手册，身处图灵实验中所提及的房子中。而另一人则在房间外向此房间发送象形文字问题。房间内的人只需按照对照手册，返回手册上的象形文字答案，房间外的人就会以为房间内的人是个会思维的象形文字专家。然而实际上房子内的人可能对象形文字一窍不通，更谈不上什么智能思维。由于英语用同一个字的来表示“中国的”和“中国语言”（即中文），不少未真正了解本题目内容的人都将本题错译成中国房间或中国屋（例如：本条目的西班牙语版本也是写成“La Sala China”─中国房间）。
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